本刊記者/王燕平

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貝加萊：集成架構(gòu)安全方案有效解決安全生產(chǎn)協(xié)同問題

本刊記者/王燕平

貝加萊工業(yè)自動化（中國）有限公司產(chǎn)品經(jīng)理　上官小晶

中國制造業(yè)當(dāng)前所面臨的重要挑戰(zhàn)是提高生產(chǎn)效率、增加制造的靈活性、縮短產(chǎn)品上市時間。然而在生產(chǎn)制造過程中，一旦發(fā)生安全事故，輕則耽誤工期，重則造成設(shè)備財產(chǎn)損失、甚至威脅人員生命安全。為了避免危險發(fā)生，通常安全防護(hù)系統(tǒng)在檢測到危險即將發(fā)生時會自動中斷生產(chǎn)，但同時也帶來了意外停車損失。如何在生產(chǎn)過程中合理有效地避免意外發(fā)生而又能避免意外停車損失？來自奧地利的自動化公司貝加萊給出了他們的解決方案，貝加萊智能化、分布式和集成化的安全技術(shù)實現(xiàn)了極短的響應(yīng)時間，使得安全關(guān)閉并不需要將整個設(shè)備關(guān)機，從而針對各種情況的智能安全響應(yīng)能夠在無需中斷生產(chǎn)過程的情況下提供安全保障，為設(shè)備和系統(tǒng)開辟了一個全新的安全概念。廣泛的機器選項，編程替代硬接線的理念，安全維護(hù)和診斷以及全系統(tǒng)安全通信相結(jié)合，來優(yōu)化機器和系統(tǒng)的靈活性和可用性，貝加萊采用集成架構(gòu)，打造了完美的工業(yè)安全防護(hù)解決方案。本刊記者專門采訪了貝加萊工業(yè)自動化（中國）有限公司產(chǎn)品經(jīng)理上官小晶，請他解讀貝加萊的集成架構(gòu)安全解決方案的優(yōu)勢以及在工業(yè)安全領(lǐng)域的實踐成果。

《自動化博覽》：智能制造、物聯(lián)網(wǎng)是未來制造業(yè)的發(fā)展趨勢，請您談?wù)勗谶@一發(fā)展趨勢下，我國在工業(yè)安全領(lǐng)域有什么規(guī)劃？

上官小晶：功能安全的基礎(chǔ)國際標(biāo)準(zhǔn)是IEC61508。另外，針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的國際標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)和規(guī)范，如過程工業(yè)規(guī)范IEC/EN61511、機械設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)ISO13849/IEC62061、道路車輛規(guī)范ISO26262等等。

近年來，國家十分重視安全問題，尤其是像石化行業(yè)這樣涉及重大民生問題的過程安全問題。2014年國家安監(jiān)總局特別發(fā)文，要求使用符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全儀表系統(tǒng)，并做了時間上的規(guī)定。安監(jiān)局【2014】116號文件指出：從2016年1月1日起，大型和外商獨資合資等具備條件的化工企業(yè)新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施，要按照本指導(dǎo)意見的要求設(shè)計符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全儀表系統(tǒng)。從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施要設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)。其他新建化工裝置、危險化學(xué)品儲存設(shè)施安全儀表系統(tǒng)，從2020年1月1日起，應(yīng)執(zhí)行功能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)。

隨著人們安全意識的提高，工業(yè)安全防護(hù)必將成為工業(yè)領(lǐng)域的一大熱點。而以過程工業(yè)安全為引領(lǐng)，其他領(lǐng)域的功能安全也必將走進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的方方面面。對與工業(yè)安全防護(hù)相關(guān)的安全產(chǎn)品供應(yīng)商、安全方案供應(yīng)商來說，將迎來行業(yè)發(fā)展的春天。

《自動化博覽》：請您介紹一下貝加萊的工業(yè)安全產(chǎn)品或解決方案，應(yīng)用在哪些行業(yè)或領(lǐng)域？

上官小晶：貝加萊安全方案采用集成架構(gòu)，安全系統(tǒng)和普通系統(tǒng)深度融合，且兩者之間不會相互干擾，具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中黃色模塊是安全相關(guān)模塊，包括安全PLC、安全I(xiàn)/O和安全運動控制器等。該方案取得了TüVRheinland功能安全認(rèn)證，滿足SIL3標(biāo)準(zhǔn)，無疑是值得信賴的安全解決方案。

同時，該安全方案是一個開放的安全方案，支持第三方安全設(shè)備接入，不僅支持POWERLINK，還支持其他實時以太網(wǎng)總線，如PROFINET、SERCOS、Ethernet/IP等。主要應(yīng)用于機械安全領(lǐng)域，如包裝機械、印刷機械、塑料機械、金屬加工設(shè)備、工業(yè)機器人等，為用戶提供全方位的滿足相關(guān)功能安全標(biāo)準(zhǔn)的整套方案。

圖1　集成架構(gòu)的安全方案拓?fù)鋱D

《自動化博覽》：請您談?wù)勜惣尤R在工業(yè)安全領(lǐng)域的核心競爭力？并介紹一下近兩年推出的新產(chǎn)品或技術(shù)？有哪些特色？

上官小晶：貝加萊在工業(yè)安全領(lǐng)域的核心競爭力是創(chuàng)新能力。2002年推出STO（Safe Torque Off），2005年推出openSAFETY概念，2006年推出STO/SIL3， 2010年推出SafeOPTION，2011年推出安全溫度模塊，2012年推出SafeROBOTICS，都是當(dāng)時市場上唯一的產(chǎn)品。

近兩年，貝加萊相繼推出了一系列安全領(lǐng)域的新產(chǎn)品，如：

?經(jīng)濟型安全PLC SafeLOGIC-X（支持較少點數(shù)的安全系統(tǒng)）；

?支持reACTION Technology的安全模塊（I/O響應(yīng)可達(dá)微秒級）；

?多通道輸入輸出安全模塊；

?混合型輸入輸出安全模塊；

?安全鑰匙（系統(tǒng)在缺少安全鑰匙的情況下將無法正常運行）；

?安全伺服驅(qū)動器ACOPOSmulti Safe MC、ACOPOS P3；

?mapp SAFETY（支持貝加萊mapp TECHNOLOGY安全組件）等。

集成安全是貝加萊工業(yè)安全解決方案的關(guān)鍵。在工業(yè)4.0時代，必須面對的是生產(chǎn)線集成后的安全協(xié)同問題，在保障安全的前提下如何提高生產(chǎn)效率，這是必須予以考慮的，而openSAFETY正是為了滿足生產(chǎn)線集成的安全而設(shè)計的。此外，隨著機器人更為廣泛地應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，SafeROBOTICS是必需考慮的問題，貝加萊已經(jīng)針對機器人安全設(shè)計了SLS@TCP等功能，以確保安全的機器人協(xié)同。

《自動化博覽》：就您的了解，國內(nèi)外工業(yè)安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制定和實施情況如何？我國與國外有什么樣的差距？在哪些方面還有待完善？

上官小晶：就過程工業(yè)功能安全而言，我了解的法規(guī)及實施情況是：美國：ANSI/ISA-84已經(jīng)接受IEC61511；日本：JIS已經(jīng)使用IEC61508（第一版），IEC61508現(xiàn)行版本已經(jīng)翻譯，很多廠家內(nèi)部使用IEC61508/61511；澳大利亞：AS 60508和AS IEC61511已經(jīng)作為功能安全法規(guī)；歐洲：EN60508已經(jīng)應(yīng)用于各個跨國公司的產(chǎn)品；中東：IEC61508/61511的要求由采購商、工廠提出；中國：GBT 20438.1-7:2006（對應(yīng)IEC61508）及GBT 21109.1-3:2007（對應(yīng)IEC61511）已經(jīng)發(fā)布。

就機械設(shè)備功能安全而言，據(jù)我所知，歐洲、美國和日本均有完整的基于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO13849的機械設(shè)備安全法規(guī)。中國也制定了相應(yīng)的國標(biāo)GB 28526-2012（對應(yīng)EN62061），并于2013年5月開始實施。

從法規(guī)方面而言，我認(rèn)為我國與國外的差距并不大，關(guān)鍵是隱藏在法規(guī)背后的設(shè)計理念和安全評估方法，我們還有待提高。

SafeLOGIC-X集成安全解決方案支持不同規(guī)模的應(yīng)用

傳統(tǒng)情況下，成本問題使得較小規(guī)模的應(yīng)用一般不會選擇集成安全解決方案，而往往采用硬接線解決方案，這樣就不得不放棄集成方案在應(yīng)用中的很多優(yōu)勢，需要解決擴展性不足以及不同大小應(yīng)用之間的系統(tǒng)中斷問題。目前，貝加萊提供了一個極其簡單的解決方案來解決這些問題——SafeLOGIC-X。

對于SafeLOGIC-X而言，通常由硬件控制器提供的功能是被標(biāo)準(zhǔn)PLC、安全輸入模塊和HMI單元共享的。這是在不犧牲集成安全技術(shù)的任何優(yōu)勢的情況下完成的。

現(xiàn)代機械的開發(fā)人員都很清楚從集成在總線網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)中可以獲得哪些好處。他們很看重從接線中所節(jié)省的時間和成本以及虛擬布線所提供的靈活性——恰巧的是這樣還能使模塊化機器設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計變得更加容易。貝加萊安全解決方案的先進(jìn)功能適用于運動控制，并且開放的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)POWERLINK能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)。通過openSAFETY傳輸安全信號，這是市場上唯一獨立于總線的安全協(xié)議。貝加萊集成安全技術(shù)的應(yīng)用范圍正在迅速擴大，尤其是應(yīng)用于更大和更復(fù)雜的機械中。

作為唯一開放的安全標(biāo)準(zhǔn)，openSAFETY提供了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過簡單滿足SIL 3標(biāo)準(zhǔn)的通信服務(wù)。指定的配置和參數(shù)化服務(wù)確保參數(shù)和配置數(shù)據(jù)被安全監(jiān)測并分布在網(wǎng)絡(luò)上。這些創(chuàng)新功能是貝加萊全新安全解決方案SafeLOGIC-X架構(gòu)的基礎(chǔ)。

適用于任意大小應(yīng)用的集成安全

“雖然集成安全技術(shù)擁有各種明顯的優(yōu)勢，”貝加萊集成安全技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Franz Kaufleitner說道，“但是在一些應(yīng)用中仍未實施。特別是涉及到小規(guī)模應(yīng)用時，單獨購買的價格往往是決定性因素，一個單獨的安全控制器對于小規(guī)模的應(yīng)用而言完全沒有預(yù)算空間?！?/p>

憑借SafeLOGIC，貝加萊可以提供市場上最全面且性能最高的安全系統(tǒng)?，F(xiàn)在SafeLOGIC-X還將集成安全技術(shù)帶到了更小的應(yīng)用中。

然而，貝加萊全新的解決方案可以提供集成的基于總線的PLC的各種優(yōu)勢，并且與基于繼電器技術(shù)的傳統(tǒng)方案相比，其價格同樣具有市場競爭力。用戶獲得的好處顯而易見：始終如一的機器設(shè)計和診斷可以提升機器的可用性。

安全任務(wù)分布在現(xiàn)有硬件中

Kaufleitner說道，“通過使用軟件，我們已經(jīng)設(shè)法擺脫了對專用安全控制器的依賴?！必惣尤RSafeLOGIC控制器提供的安全功能分布在整個現(xiàn)有的硬件組態(tài)網(wǎng)絡(luò)中。為了做到這一點，貝加萊的專家將所有與安全相關(guān)的任務(wù)分成了三個包：

?執(zhí)行安全應(yīng)用：該任務(wù)被外包給貝加萊X20 SafeIO系列安全輸入模塊。該安全硬件采用ARM雙核處理器系統(tǒng)。

?安全管理配置參數(shù)：這些參數(shù)將被集中存儲在SafeLOGIC控制器中。在更換控制器時，參數(shù)必須通過確保符合SIL3標(biāo)準(zhǔn)的方法傳輸?shù)叫碌挠布小＿@項任務(wù)被外包給了可相互監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)PLC中的安全任務(wù)組。

?確認(rèn)與安全相關(guān)的動作和事件：更換每個SafeLOGIC控制器上的用戶界面沒有任何問題。這是通過在操作面板上運行遠(yuǎn)程控制服務(wù)來實現(xiàn)的。使用開關(guān)元件通過按鍵和顯示元件的形式確保安全確認(rèn)。

安全應(yīng)用程序運行在貝加萊X20 SafeIO系列安全輸入模塊上，它擁有ARM雙核處理器。

完全兼容小規(guī)模應(yīng)用

SafeLOGIC-X為用戶提供了集成安全解決方案的各種優(yōu)勢，有眾多先進(jìn)的可選產(chǎn)品：安全數(shù)字量I/O模塊、安全模擬量I/O模塊、安全溫度輸入模塊、安全運動控制、集成診斷、安全線集成以及安全機器選項。

與使用SafeDESIGNER編輯器對基于硬件的解決方案進(jìn)行編程相同，SafeLOGIC-X解決方案也是在Automation Studio中進(jìn)行編程的。這擁有一個關(guān)鍵的優(yōu)勢，Kaufleitner指出：“當(dāng)系統(tǒng)超出SafeLOGIC-X解決方案的時候，將其切換至專用的SafeLOGIC控制器沒有任何問題?！爆F(xiàn)有的代碼可以繼續(xù)使用，這樣能節(jié)省時間和成本。

安全應(yīng)用在Automation Studio的SafeDESIGNER圖形編輯器中實現(xiàn)虛擬接線。不必馬上決定應(yīng)用程序?qū)⑦\行在SafeLOGIC硬件上還是SafeLOGIC-X解決方案上。這正體現(xiàn)了該解決方案的巨大優(yōu)勢：它完全可擴展。

安全應(yīng)用程序易于擴展，并且能夠根據(jù)任意系統(tǒng)大小進(jìn)行配置。在添加安全輸入和輸出模塊時，可以在SafeLOGIC控制器上簡單地重復(fù)使用現(xiàn)有的代碼。SafeLOGIC-X還允許通過機器選項在可視化終端上配置安全設(shè)備，就像基于硬件的解決方案一樣。調(diào)試和技術(shù)服務(wù)人員可以輕松地完成修改，無需使用任何外部以安全為導(dǎo)向的編程設(shè)備。

完全獨立于控制平臺

任何運行貝加萊實時操作系統(tǒng)Automation Runtime的貝加萊產(chǎn)品都可以應(yīng)用基于軟件的安全解決方案，包括全系列的Automation PC和Panel PC以及Power Panel和模塊化的X20控制模塊?！拔覀円呀?jīng)成功地創(chuàng)建了一個能夠填補市場缺口的易于擴展的解決方案，”Kaufleitner指出?！霸O(shè)備和系統(tǒng)制造商現(xiàn)在可以解決應(yīng)用在各產(chǎn)品中的安全解決方案之間不一致性問題，并且不論應(yīng)用規(guī)模大小都可以充分享受到集成安全技術(shù)的好處?！?/p>